Полное руководство по обработке металлических поверхностей

Временами вы хотите изменить поверхности листового металла. В таких ситуациях вы, возможно, захотите разнообразить способы обработки металлической поверхности.

Это руководство поможет вам выбрать подходящий процесс для обеспечения отличного качества поверхности.

Продолжайте читать, чтобы узнать больше.

Есть несколько причин, по которым может потребоваться изменение характеристик поверхности металлов с помощью обработки. Некоторые из этих причин следующие:

• Улучшение коррозионной стойкости.
• Увеличение твердости для усиления износостойкости.
• Ремонт повреждений на поверхности металла.
• Придание определенных желательных характеристик обычным металлам.
• Для красоты и эстетических целей.

Виды обработки металлических поверхностей

Некоторые из процедур, которые вы можете применять на металлических поверхностях, таковы:

Шотирование металла

При шотировании вы используете пескоструйный обстрел или лазерный фокус на металлической поверхности для увеличения его сопротивления усталости. Адгезивная среда взрыва ударяет по металлической поверхности со большой скоростью, вызывая минимальную пластическую деформацию, полезную для поддержания остаточного напряжения.
Преимущества

• Снижает остаточное напряжение, возникающее в процессах сварки, литья и ковки.
• Способствует удалению шлака и вымиранию поверхности.
• Улучшает механическую прочность металла.
• Увеличивает стойкость материала к износу, усталости и коррозии.

Недостатки

• Может потребовать предварительной обработки, которая увеличивает время процесса.
• Если делать безосторожно, это может вызвать нежелательную шероховатость.

Применение

• Используется в деталях автомобиля, таких как пружины, осях и листовых пружинах для сопротивления усталости.
• При создании крутящих стержней в промышленном оборудовании.
• Буровые машины, используемые в операциях по добыче ископаемого топлива.
• Лопатки турбин и высокопроизводительные компрессоры под давлением.

Лучшие подходящие металлы

• Алюминиевый сплав
• Углеродистая сталь и низколегированная сталь
• Ковкий чугун
• Сплав никеля
• Титановый сплав

Подготовка поверхности перед шарошкой в обработке поверхности металла

Дополнительный ресурс:

Металлическая шарошка

Полировка Металла

Полировка металла является наименее инвазивной обработкой металлических поверхностей и может быть механической или химической. Она использует абразивный материал для удаления дефектов с металлической поверхности, делая ее гладкой и блестящей. Обычно процесс начинается с предварительной стадии, включающей тщательную очистку, за которой следует обезжиривание и полировка.

Преимущества

• Оставляет металлическую поверхность гладкой и блестящей.
• Это недорогой процесс, который не требует высококвалифицированных операторов.
• Предотвращает окисление и загрязнение поверхности.
• Снижает износ поверхности.

Недостатки

• Требует использования абразивных частиц.
• Полученная поверхность не является постоянной и может терять свой блеск.
• После полировки может потребоваться дополнительная обработка, такая как шлифовка для улучшения внешнего вида.

Применение

• Используется для деталей автомобиля, таких как кузовные панели.
• В фармацевтических и молочных контейнерах полировка используется для минимизации коррозии и появления плесени.
• Посуда для кухни, такая как алюминиевые сковороды и кастрюли.
• Производство светоотражателей.

Наиболее Подходящие Металлы

• Алюминий
• Латунь и бронза
• Медь и бериллиевая медь
• Нержавеющая, низкоуглеродистая и высокоуглеродистая стали
• Титан

Дополнительные ресурсы:

Полировка алюминия

Полировка нержавеющей стали

Полировка Металлов

Полирование придает металлическим деталям черный цвет, улучшает внешний вид и защищает поверхность от коррозии. После чернения металл приобретает блестящий сине-черный цвет без изменения толщины.

Для полирования ферросодержащих материалов, кроме стали, используют ацетат свинца или воду, обогащенную ацетатом свинца, а для железа и стали – определенные масла.

Преимущества

• Требует низкого уровня контроля и мало времени для выполнения.
• Не включает удаление материала.
• Как химический процесс, имеет низкий уровень шума.
• Полученная поверхность долговечна.
• Не изменяет размеры металлической детали.

Недостатки

• Медленный темп производства не подходит для массового производства.
• Полирование не применимо для мелких деталей.
• Трудно выполняется на деталях сложной конструкции.

Применение

• Обработка лопаток турбин и аэродинамических профилей.
• Оборудование для мебели в пищевой и медицинской промышленности.
• Отделка режущего инструмента, такого как шлифовальные станки.

Наиболее Подходящие Металлы

• Железо
• Латунь
• Алюминий
• Углеродистая сталь

Как выполняется полировка металла

Дополнительные ресурсы:

Полировка металла

Фосфатирование Металлов

Фосфатирование – это обработка металлических поверхностей, при которой поверхность химически модифицируется с использованием фосфатных кристаллов. Для улучшения износостойкости и коррозионной стойкости металла можно использовать кристаллы фосфата цинка, марганца или железа.

Преимущества

• Обеспечивает отличную стойкость к коррозии и износу.
• Может служить подготовкой поверхности для дополнительных процессов, таких как покрытие.
• Полученный абразивный слой может служить смазочным слоем при холодной обработке.

Недостатки

• Фосфатирование плохо работает на цветных металлах, таких как медь и латунь.
• Полученное покрытие обычно пористое, что требует заполнения.
• Это технический процесс, требующий квалифицированного применения.

Применение

• Используется как предварительная обработка стальных листов перед окраской в автомобильной промышленности.
• Его использование на огнестрельном оружии является лучшей альтернативой, обеспечивающей лучшее покрытие по сравнению с синением.

Наиболее Подходящие Металлы

• Цинк
• Кадмий
• Серебро
• Олово
• Сталь

Операция Фосфатирования Металла

Дополнительные ресурсы:

Конверсионное фосфатное покрытие

Гальваническое покрытие металлов

Гальваническое покрытие представляет собой процесс, при котором на металлическую поверхность (катод) наносится слой другого металла (анод) при помощи электрохимического процесса. Наносимый металлический слой обычно находится в электролите с применением постоянного источника тока.

Преимущества

• Создает защитный барьер для металлического основания против износа, тепла, ударов и коррозии.
• Способствует сопротивлению трения, особенно при никелировании.
• Улучшает свойства металлического основания, например, проводимость.
• Повышает адгезию между основанием и покрытием, создавая прочную поверхность.
• Изменяет толщину поверхности, обеспечивая дополнительную защиту.

Недостатки

• Процесс электролитического покрытия занимает время из-за медленного процесса осаждения.
• Процесс приводит к образованию отходов, которые могут вызвать загрязнение при неосторожном утилизации.

Применение

• Используется в дизайне украшений для достижения декоративного эффекта.
• Автомобильные детали часто декорируются хромированием для эстетического оформления.
• Применяется в электронных устройствах для повышения проводимости.
• Изготовление коммутационной аппаратуры в секторе телекоммуникаций путем нанесения золота или палладия.

Наиболее подходящие металлы

• Цинк
• Медь
• Олово
• Золото
• Серебро
• Палладий

Обзор электролитического покрытия на металлических поверхностях

Дополнительные ресурсы:

Электролитическое покрытие

Основы электролитического покрытия

Анодирование металла

Анодирование часто используется для алюминия и его сплавов и включает в себя погружение в электролит и применение внешнего тока для создания устойчивого покрытия. Работающая деталь служит анодом, в результате чего образуется покрытие, плотно связанное с основанием.

Преимущества

• Анодированные металлические поверхности обладают высокой прочностью, что увеличивает срок службы.
• Полученное покрытие требует меньшего ухода благодаря своим впечатляющим устойчивым свойствам.
• Анодирование дает эстетически привлекательное покрытие с возможностью получения различных цветов.
• Общая стоимость нанесения и содержания анодированного покрытия относительно невысока.
• Используемые вещества в анодировании и сам процесс не являются опасными.

Недостатки

• Не применимо к стали и ограничено определенными металлами, обычно определенными марками алюминия.
• При проведении производства большими партиями трудно поддерживать однородность.
• Неэкономично для производства малыми партиями.

Применение

• Фурнитура для экстерьеров и кровельных систем зданий.
• Бытовая техника, такая как стиральные машины, холодильники и микроволновые печи, использует анодированный алюминий.
• Мебель и оборудование, такие как столы, шкафы для хранения и шкафчики.
• Оборудование пищевой промышленности, такое как грили, горелки, сковороды и витрины.
• Лодки и суда, такие как каноэ и каяки.
• Обшивка самолетов и автомобильные детали, такие как название пластины и крышки колес.

Наиболее подходящие металлы

• Алюминий и его сплавы
• Титан
• Ниобий
• Цирконий

Операции, используемые при анодировании

Дополнительные ресурсы:

Анодирование алюминия

Анодирование

Конверсионные покрытия

Конверсионные покрытия предусматривают химическую или электрохимическую обработку металлических деталей, превращая поверхность в тонкий, приставучий и нерастворимый слой. Существуют различные типы конверсионных покрытий, к которым вы можете прибегнуть, например, оксидные и хроматные покрытия.

Преимущества

• Обеспечивает впечатляющее темное отделение, устойчивое к коррозии.
• Гарантирует минимальные размерные изменения.
• Это долговечное покрытие поверхности.
• Улучшает качество смазки металлической поверхности.
• Его темный оттенок уменьшает отражение.

Недостатки

• Полученный оттенок может измениться.
• Некоторые способы применения могут сталкиваться с проблемами покрытия.
• Поверхность подвержена износу агрессивными веществами.

Применение

• Автомобильные детали, например, защелки капота, используют покрытие преобразованием.
• Покрытие преобразованием применяется на стволах огнестрельного оружия.
• Инструменты и оборудование для дома и сада, такие как лопаты и грили.

Наиболее Подходящие Металлы

• Кадмий
• Олово
• Алюминий
• Цинк
• Медь
• Нержавеющая сталь

Покрытие Преобразованием

Термическое Напыление

Термическое напыление включает нагревание и плавление материалов и распыление их на поверхность изделия с использованием сжатого воздуха. Это приводит к формированию прочного покрытия с выраженными свойствами, касающимися коррозии, износа и термоустойчивости.

Преимущества

• Для термического напыления можно использовать различные материалы, включая металлы и неметаллы.
• Результатирующее покрытие обладает длительным сроком службы.
• Термическое напыление является дешевым в применении.
• При использовании термического напыления не требуется ввод большого количества тепла.
• Можно достичь различной толщины в зависимости от применения.

Недостатки

• Оно полностью покрывает металлическую основу, что затрудняет идентификацию.
• Термическое напыление является дорогостоящей установкой, требующей дорогого оборудования.

Применение

• Обработка аэрокосмических компонентов, таких как турбинные лезвия и камеры сгорания.
• Подвижные части тяжелого промышленного оборудования.
• Сверлильные буровые инструменты, используемые в нефтяной промышленности.
• Гидравлические поршневые штоки и электродвигатели.

Наиболее Подходящие Металлы

• Алюминий
• Молибден
• Железо
• Никель
• Хром и кобальт

Процесс Термического Напыления

Метод Напыления из Газовой Фазы

Метод напыления из газовой фазы предполагает осаждение испаренных веществ желаемых элементов на поверхности основы посредством химических или физических средств. Существует физическое напыление из газовой фазы (ФНГФ) и химическое напыление из газовой фазы (ХНГФ) в зависимости от метода нанесения.

• Физическое Напыление из Газовой Фазы (ФНГФ): Включает испарение веществ в вакууме физическими методами и их осаждение тонким слоем через газовый процесс.
• Химическое Напыление из Газовой Фазы (ХНГФ): Образует покрытие на металлической поверхности при определенной температуре через взаимодействие газовой смеси и поверхности.

Преимущества

• Покрывает детали со сложными и внутренними поверхностями.
• Выдерживает экстремальные температуры.
• Создает прочное покрытие, выдерживающее напряжения и деформацию.
• Можно использовать исходный газ для повышения свойств, например химической инертности и устойчивости.

Недостатки

• Требуется применение при высоких температурах.
• Замаскировать поверхность после такой обработки сложно.
• Размер изделия зависит от емкости реакционной камеры.
• Обработка крупногабаритных деталей – сложная задача.

Применение

• Используется в фотовольтаических устройствах и интегральных схемах.
• Применение в газовых датчиках.
• Покрытия мембран на объектах водоподготовки, например, в установках опреснения.
• Механическая обработка деталей для авиации и транспортных средств.

Наиболее подходящие металлы

• Алюминий
• Медь
• Mолибден
• Tитан
• Никель

Обзор процесса осаждения из паровой фазы

Отжиг

Отжиг – это процесс обработки поверхности, который в основном изменяет физические характеристики металла за счет тепловой обработки. К некоторым изменяемым свойствам относятся твердость и пластичность, которые увеличивают обрабатываемость.

В процессе отжига температуру материала повышают выше точки рекристаллизации, поддерживают ее в течение некоторого времени, а затем охлаждают. Этот процесс делится на этапы: восстановление, рекристаллизация и рост зерен.

Преимущества

• Отжиг повышает твердость материала и уменьшает хрупкость.
• Удаляет внутренние напряжения.
• Повышает пластичность, улучшая обрабатываемость.
• Улучшает магнитные качества материала.
• Вы имеете выбор различных техник для придания определенных качеств.

Недостатки

• Снижает сопротивление проводимости материала.
• Процесс отжига относительно дорогостоящий.
• Образование зерен в процессе отжига не однородно.
• Отжиг требует времени.

Применение

• Производство зубчатых передач в машиностроении.
• Устранение дефектов в полупроводниках, например, при ионной имплантации.
• Металлообработка на металлургических заводах.
• Инструменты и оборудование, такие как ножи и лезвия.
• Пружины для использования в транспортных средствах и машинах.

Наиболее подходящие металлы

• Сталь
• Чугун
• Алюминий
• Медь
• Латунь

Графический обзор процесса отжига

Критерии при проведении обработки металлических поверхностей

При обработке поверхности металла необходимо учитывать следующее:

1.Квалифицированное обучение

Некоторые процессы обработки металлических поверхностей связаны с веществами, которые требуют особых протоколов и процедур использования. Персонал, занимающийся такими процессами, должен быть хорошо осведомлен о протоколах, таких как количество используемой химии и пропорции смешивания.

2.Вентиляция

Некоторые реакции обработки поверхности выделяют пары и газы, которые могут быть токсичны и требуют безопасного удаления. Следовательно, необходима эффективная вентиляционная система для устранения таких паров и обеспечения циркуляции свежего воздуха.

• Оценка химических веществ

При металлической обработке поверхностей используются различные химические вещества, которые необходимо оценивать на предмет их уровней безопасности. Свойства, такие как воспламеняемость и токсичность, критически важны с точки зрения хранения и использования.

3.Средства индивидуальной защиты

Обработка поверхностей металлов включает в себя воздействие на потенциально опасные ситуации, такие как воздействие токсичных и коррозионно-активных химикатов. Средства индивидуальной защиты, такие как перчатки, комбинезоны, защитные очки и противогазы, помогают предотвратить личный вред и травмы.

4.Дизайн рабочего места

Обработка поверхности металла включает использование различных химикатов, которые могут загореться, если их не обрабатывать должным образом. Рабочее пространство должно быть организовано таким образом, чтобы химикаты находились в правильном хранении и была возможность легкой очистки после обработки.

Опасности при обработке металлических поверхностей

Процесс обработки поверхности не лишен опасностей, которые могут включать следующее:

1.Растворы кислот и щелочей

Растворы кислот и щелочей при металлической поверхностной обработке имеют концентрации, делающие их коррозийными и едкими. Это представляет опасность, особенно при контакте с кожей или попадании в глаза через прикосновение или разбрызгивание.

2.Органические растворители

Органические растворители, применяемые при обработке металла, являются потенциальной опасностью для здоровья при вдыхании, с возможностью вызвать респираторные проблемы и отказ органов.

• Пыль

Некоторые процессы обработки металлических поверхностей включают абразивное действие, что приводит к образованию оксидной и/или металлической пыли. Хорошая вентиляционная система удаляет эти частицы из воздуха.

3.Печи и тигли

При термической обработке металлов, печи или тигли могут вызвать взрывы из-за реакции металлической загрузки и газовой среды. Кроме того, печи и тигли выделяют угарный газ, отсутствие запаха и цвета которого способствует достижению опасных уровней.
4.Пожары и взрывы

Многие вещества, используемые в обработке металлических поверхностей, являются горючими и могут вызвать взрывы. Например, кислород и газовые баллоны, используемые в качестве топлива в процессе нагревательной обработки.

5.Тепло

Тепло, генерируемое печами и духовками, используемыми в обработке металлических поверхностей, может причинить вред при длительном воздействии.

• Никель и хром

Гальванические ванны, используемые при электроплакировании металлов, содержат следы никеля и хрома, которые представляют опасность. Эти элементы могут вызвать раздражение кожи, язвы и даже ожоги при контакте.

Заключение

В компании KDM мы поможем вам получить лучшее качество поверхности вашего уникального металлического изделия. Наши процедуры не только улучшают качество металлической поверхности, но и повышают эстетическую привлекательность.

По любым вопросам или запросам о методах обработки поверхности металлов, свяжитесь с нами сейчас.

Дополнительные ресурсы:

Руководство по обработке листового металла – Источник: KDMFAB

Финишная обработка листового металла – Источник: KDMFAB

Обработка поверхности металлов – Источник: KTC

Основы обработки поверхности металла – Источник: MachineMFG

Обработка поверхности металлов – Источник: Science Direct